(57)【要約】      （修正有）【課題】ハードウエア制御により計算時間を短縮するとともに制御アルゴリズム開発方法を簡素化する。【解決手段】交流電気機械の動作制御アルゴリズムを作り出すため、動作制御シーケンサ２０と動作制御プログラムメモリ３０とポートメモリ４０と動作制御モジュール５０と動作周辺モジュール６０とを備える動作制御エンジン１０を備え、動作制御シーケンサ２０は、動作制御プログラムメモリ３０内に貯蔵された、動作制御モジュール５０と動作周辺モジュール６０を指定された順序で前記シーケンサ２０に実行させる一連の命令を実行するが、それは、指定されたモジュール入力とモジュール出力との指定された接続、動作制御アルゴリズムを生成するためにポートメモリ４０内に貯蔵された動作パラメータを用いる。マイクロコントローラ１００は、動作制御エンジン１０の出力を監視するために、モーター制御プログラムメモリ３０とポートメモリ４０とに結合する。【選択図】図２
2005168282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電気機械の制御のための動作制御アルゴリズムを作り出すための装置において、該装置は、
動作制御シーケンサと、
動作制御プログラムメモリと、
ポートメモリと、
複数の動作制御モジュールと、
複数の動作周辺モジュールと
を備える動作制御エンジンを備え、
前記動作制御シーケンサは、動作制御プログラムメモリ内に貯蔵された、動作制御モジュールと動作周辺モジュールの内の選択された一つを指定された順序で前記シーケンサに実行させる一連の命令を実行するが、それは、モジュール入力とモジュール出力との指定された接続、そして動作制御アルゴリズムを生成するためにポートメモリ内に貯蔵された動作パラメータでもって行われることを特徴とする装置。
【請求項２】
動作制御エンジンの出力を監視するために、モーター制御プログラムメモリとポートメモリとに結合されたマイクロコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記動作制御シーケンサは、動作制御プログラムメモリ内に貯蔵された符号化済みの命令を実行する縮小命令セットコントローラ（ＲＩＳＣ）を備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記符号化済みの命令は、
モーター制御モジュールの入力とモーター周辺モジュールの入力をロードし、モジュール出力を保存するのに使用される移動命令と、
モジュール入力と出力とを接続する処理の中でデータを操作するのに使用する算術命令と、
動作制御モジュールと動作周辺モジュールを実行し、プログラムのフローを変更するのに使用するプロセッサとプログラム制御命令と
を備える命令セットを備えることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
画像的な動作制御設計案を作ることを可能にし、その設計案を命令セットへとコンパイルするためのコンパイラを含む、１組の開発ツールをさらに備えることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記画像的な動作制御設計案は、動作制御モジュールと動作周辺モジュールを選択し、動作制御モジュールと動作周辺モジュールの入力と出力を希望する順序で接続し、動作生後アルゴリズムの実行時間中に動作パラメータとして与えられるべき入力と、監視と診断の目的のために動作制御エンジンに提供されるべき使用可能な外部出力とを示すのに使用される開発ツールの表示装置上に表示される複数の画像を備えることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記動作制御エンジンは、前記画像的な動作制御設計案を分析して、
モジュール実行の最適のシーケンスと、
モジュール入力として定義される動作パラメータと、
外部的にアクセス可能なモジュール出力と、
モジュール入力と出力の信号の経路と
を決定することを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記コンパイラは、ポートメモリ内のデータ使用の適切な配置を決定し、各モジュールが実行すべき、入力をロードし出力を経路決定する一連の動作制御エンジン命令を符号化することを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記動作制御エンジンは、
モジュールの各入力に対して、ポートメモリ内の或る位置から、特定のモジュール入力専用のメモリマップされたハードウェアレジスタアドレスへ、データ値を移動し、
全てのモジュール入力レジスタがロードされると、モジュールの実行を開始するのにモジュールの制御／状態レジスタへ書き込み、
モジュール出力の各々に対して、モジュールの実行が完了すると、モジュールによって専用のメモリマップされたハードウェア出力レジスタの中に貯蔵されるデータ値を、ポートメモリ内の或る場所に移動させる
ことを含む、各モジュールが実行すべき一連の動作制御エンジン命令を実行することを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
データ値のポートメモリ内の発信元アドレスは、
動作パラメータに割り当てられた場所と、
実行の順序において早く実行されるモジュールからの保存された出力を保持している、一時的な保存場所、あるいは監視と診断の目的のために外部プロセッサが使用可能な保存済みモジュール出力を保持するように割り当てられた場所
であることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記動作制御エンジンは、モジュールが完了したかをポーリングするために、モジュールの制御／状態レジスタの値を調べることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１２】
動作制御シーケンサの動作は、モジュールの実行の間、妨げられることは無く、多数の動作制御モジュールおよび／または動作周辺モジュールは、同時に実行することができることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
行き先アドレスは、実行シーケンスにおいて後に実行されるモジュールへ入力するために使用される一時的な貯蔵場所、あるいは監視と診断の目的のために、外部からアクセスすることのできるところに、モジュール出力を保持するのに割り当てられた場所を備えることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１４】
前記動作制御プログラムメモリは、動作制御シーケンサが実行する命令を貯蔵するのに使用されることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１５】
リセット時に、動作制御シーケンサは、動作制御プログラムメモリ内の第１の場所で、プログラムの実行を始め、プログラムカウンタは、命令がプログラムメモリ内でアドレス昇順に順番に実行されるように、各命令の実行によってインクリメントされることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
ある種の命令は、プログラムカウンタ値を変更し、その結果、命令実行の順序を変えることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
動作制御命令は、プログラムメモリの内容を変更することはできないことを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記ポートメモリによって、マイクロコントローラは、動作制御エンジンの動作を構成し監視することを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項１９】
前記モーター制御エンジンは、ポートメモリを、
動作制御モジュールおよび／または動作周辺モジュールへの入力として構成することのできる動作パラメータの検索と、
監視と診断の目的のための、マイクロプロセッサによるアクセスのための、モジュール出力の貯蔵と、
実行シーケンスにおいて後に実行されるモジュールの入力へ転送するための、モジュール出力の一時的な貯蔵と
のために使用することを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
動作制御エンジンのプログラムコードは、ユーザーの定めた動作パラメータとモジュールシーケンスと信号の接続によってポートメモリ内でデータの特定の割当てを定義し、また監視と診断の目的のための望ましいデータ位置を定義することを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記動作制御モジュールは、複数の制御要素を備え、その各々は個々に、独立したハードウェアの一部として設計される機能ハードウェア部品であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２２】
前記動作制御モジュールは、ｚ変換によってディジタルハードウェアで実現され、各々が定義された入力と出力とを持って、実行時に指定される動作パラメータを利用することができるような機能要素を備えていることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
各動作制御モジュールは、専用のハードウェアレジスタが割り当てられる入力と出力とを持つことを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
各機能要素は、希望する制御機能を達成するために、ユーザーが指定した接続情報によって他と独自に接続されることを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
前記接続情報は、ポートメモリを通して提供され、機能ブロックから他へ渡されるデータを保持することを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
データの通過は、ポートメモリの特定の場所を経由して、他の機能要素ブロックの特定の入力へ転送される、一機能要素ブロックの特定の出力データを指定する命令を実行する動作制御シーケンサによって制御されることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記動作制御モジュールは、比例積分、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、傾斜化、制限、角度推定器、クラーク変換、逆クラーク変換、ベクトル回転、減算、加算、符号付き乗算／除算、符号無し乗算／除算、逆正接、比較、スイッチング、非線形機能を得るために２次元或いは３次元或いはｎ次元の参照表によって実現される機能ブロック、以上の機能の内の一つ或いは二つ以上を備えることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２８】
前記動作周辺モジュールは、外部素子へのインターフェイスを提供する複数の独立したハードウェア部品を備え、前記動作制御シーケンサは、動作周辺モジュールと動作制御モジュールとの間の接続を制御することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項２９】
前記動作周辺モジュールは、多数の空間ベクトルＰＷＭ、力率補正ＰＷＭ、相電流再構成を備えた単流シャント、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａの内の一つ或いは二つ以上を備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３０】
前記ポートメモリは、デュアルポートメモリを備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３１】
交流電気機械の制御のための動作制御アルゴリズムを作り出すための方法において、該方法は、
動作制御シーケンサと、
動作制御プログラムメモリと、
ポートメモリと、
複数の動作制御モジュールと、
複数の動作周辺モジュールと
を備えた動作制御エンジンを提供する段階と、
前記動作制御シーケンサを用いて、動作制御プログラムメモリ内に貯蔵された、動作制御モジュールと動作周辺モジュールの内の選択された一つを、前記シーケンサに対して、指定された順序で実行させる一連の命令を実行する段階とを備え、
その一連の命令の実行は、モジュール入力とモジュール出力との指定された接続、そして動作制御アルゴリズムを生成するためにポートメモリ内に貯蔵された動作パラメータでもって行われることを特徴とする方法。
【請求項３２】
動作制御エンジンの出力を監視するために、モーター制御プログラムメモリとポートメモリとに結合するマイクロコントローラを、さらに備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
動作制御シーケンスを実行する段階は、縮小命令セットコントローラ（ＲＩＳＣ）を用いて、動作制御プログラムメモリ内に貯蔵された符号化済み命令を実行する段階を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３４】
前記符号化済み命令を実行する段階は、
モーター制御モジュール入力とモーター周辺モジュール入力とをロードし、モジュール出力を保存するのに使用する移動命令と、
モジュール入力と出力とをマッピングあるいは接続する処理の中でデータを操作するのに使用する算術命令と、
動作制御モジュールと動作周辺モジュールを実行し、プログラムのフローを変更するのに使用するプロセッサとプログラム制御命令と
を備える命令セットを実行する段階を備えることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
画像的な動作制御設計案を作り、その設計案をコンパイルして命令セットにするためのコンパイラを含んだ一組の開発ツールを用いる段階を、さらに備えることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
画像的な動作制御設計案を作る段階は、開発ツールの表示装置上の複数の画像を用いて、動作制御モジュールと動作周辺モジュールを選択し、動作制御モジュールと動作周辺モジュールの入力と出力とを希望する順序で接続し、動作制御アルゴリズムの実行時間中に動作パラメータとして提供すべき入力と、監視と診断の目的のために動作制御エンジンに与えるべき使用可能な外部出力とを示すことを備えることを特徴とする請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
モジュール実行の最適のシーケンスと、
モジュール入力として定義される動作パラメータと、
外部的にアクセス可能なモジュール出力と、
モジュール入力と出力の信号の経路と
を決定するために画像的な動作制御設計案を分析する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
ポートメモリ内のデータ使用の適切な配置をコンパイルする段階と、各モジュールが実行するために、入力をロードし出力を経路決定する一連の動作制御エンジン命令を符号化する段階とを、さらに備えることを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
モジュールの入力に対して、ポートメモリ内の或る位置から、特定のモジュール入力専用のメモリマップされたハードウェアレジスタアドレスへ、データ値を移動する段階と、
全てのモジュール入力レジスタがロードされると、モジュールの実行を開始するためにモジュールの制御／状態レジスタへ書き込む段階と、
モジュール出力の各々に対して、モジュールの実行が完了すると、モジュールによって専用のメモリマップされたハードウェア出力レジスタの中に貯蔵されるデータ値を、ポートメモリ内の或る場所に移動させる段階と
を含む、各モジュールが実行すべき一連の動作制御エンジン命令を実行する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
動作パラメータに割り当てられた場所、および、実行の順序において早く実行されるモジュールからの保存された出力を保持している一時的な保存場所、あるいは監視と診断の目的のために外部プロセッサが使用可能な保存済みモジュール出力を保持するように割り当てられた場所を含んだ、ポートメモリ内のデータ値に対する移動元のアドレスを定義する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
モジュールが完了したかをポーリングするのにモジュールの制御／状態レジスタの値を調べる段階を、さらに備えることを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
動作制御シーケンサの動作は、モジュールの実行の間、妨げられることは無く、多数の動作制御モジュールおよび／または動作周辺モジュールは、同時に実行することができることを特徴とする請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
行き先アドレスは、実行シーケンスにおいて後に実行されるモジュールへ入力するために使用される一時的な貯蔵場所、あるいは、監視と診断の目的のために、外部からアクセスすることのできるところに、モジュール出力を保持するのに割り当てられた場所を含むことを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４４】
動作制御プログラムメモリ内で動作制御シーケンサによって実行される命令を貯蔵する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４５】
リセット時に、動作制御プログラムメモリ内の第１の場所で、プログラムの実行を始める段階と、命令がプログラムメモリ内でアドレス昇順に順番に実行されるように、各命令の実行によってプログラムカウンタをインクリメントする段階とを、さらに備えることを特徴とする請求項４４記載の方法。
【請求項４６】
プログラムカウンタ値を変更し、その結果、命令実行の順序を変えるある種の命令を実行する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
動作制御命令は、プログラムメモリ内の内容を変更することはできないことを特徴とする請求項４６記載の方法。
【請求項４８】
マイクロコントローラに、動作制御エンジンの動作を構成し監視させるためにポートメモリを使用する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項４９】
動作制御モジュールおよび／または動作周辺モジュールへの入力として構成することのできる動作パラメータの検索と、
監視と診断の目的のために、マイクロコントローラによるアクセスのための、モジュール出力の貯蔵と、
実行シーケンスにおいて後に実行されるモジュールの入力へ転送するための、モジュール出力の一時的な貯蔵と
のためにポートメモリを使用する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
プログラムコード内において、ユーザーの定めた動作パラメータとモジュールシーケンスと信号の接続とによってポートメモリ内でデータの特定の割当てを定義し、また監視と診断の目的のための望ましいデータ位置を定義する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
動作制御モジュールを複数の制御要素として提供する段階を、さらに備え、その段階の各々は個々に、独立したハードウェアの一部として設計される機能ハードウェア部品であることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項５２】
動作制御モジュールをｚ変換によってディジタルハードウェアで機能要素として実現する段階を、さらに備え、各々は、定義された入力と出力を備え、実行時に指定される動作パラメータを選択的に利用することを特徴とする請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
各動作制御モジュールに、専用のハードウェアレジスタを割り当てられる入力と出力を提供する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
各機能要素を、望んだ制御機能を達成するために、ユーザーが指定した接続情報によって、独自に他に提供する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
一つの機能ブロックから他のものへ渡されるデータを保持するポートメモリを通して、接続情報を提供する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項５４記載の方法。
【請求項５６】
ポートメモリの特定の場所を経由して、他の機能要素ブロックの特定の入力へ転送される、一機能要素ブロックの特定の出力データを指定する命令を実行する、動作制御シーケンサによって、データの通過を制御する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
前記動作制御モジュールを提供する段階は、
比例積分、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、傾斜化、制限、角度推定器、クラーク変換、逆クラーク変換、ベクトル回転、減算、加算、符号付き乗算／除算、符号無し乗算／除算、逆正接、比較、スイッチング、非線形機能を得るために２次元或いは３次元或いはｎ次元の参照表によって実現される機能ブロック、以上の機能の内の一つ或いは二つ以上を提供する段階を備えることを特徴とする請求項５１記載の方法。
【請求項５８】
前記動作周辺モジュールを提供する段階は、外部素子へのインターフェイスを提供する複数の独立したハードウェア部品を提供する段階を備え、さらに、動作周辺モジュールと動作制御モジュールとの間の接続を制御するために前記動作制御シーケンサを用いる段階を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項５９】
前記動作周辺モジュールを提供する段階は、多数の空間ベクトルＰＷＭ、力率補正ＰＷＭ、相電流再構成を備えた単流シャント、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａの内の一つ或いは二つ以上を提供する段階を備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項６０】
前記ポートメモリをデュアルポートメモリとして提供する段階を、さらに備えることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項６１】
電力エレクトロニクス制御アルゴリズムを提供するための装置において、
該装置は、電力エレクトロニクス制御エンジンを備え、
該エンジンは、
電力エレクトロニクス制御シーケンサと、
電力エレクトロニクス制御プログラムメモリと、
ポートメモリと、
複数の機能制御モジュールと、
複数の機能周辺モジュールと
を備え、前記機能制御シーケンサは、モジュール入力とモジュール出力の接続、および機能制御アルゴリズムを生成するためにポートメモリ内に保存される動作パラメータによって、機能制御モジュールと機能周辺モジュールの内の選択された一つをシーケンサに対して特定のシーケンスで実行させる前記機能制御プログラムメモリ内に保存される一連の命令を実行する
ことを特徴とする装置。
【請求項６２】
前記電力エレクトロニクス制御アルゴリズムは、交流電気機械の制御のための動作制御アルゴリズムを備え、前記機能制御エンジンは、動作制御エンジンを備え、
前記機能制御シーケンサは、動作制御シーケンサを備え、
前記機能制御プログラムメモリは、動作制御プログラムメモリを備え、
前記機能制御モジュールは、動作制御モジュールを備え、
前記機能周辺モジュールは、動作周辺モジュールを備える
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流機械（例えば、誘導モーターあるいは永久磁石モーター）の動作制御アルゴリズムの設計と設定のための装置と方法に関する。動作制御エンジン（"MCE":Motion Controk Engine）と呼ばれる新しい本方法は、ハードウェアで実現される種々の基本的な機能的制御要素を提供し、制御要素間の接続を発生させるために独特の動作制御シーケンサを使用する。動作制御シーケンサは、機能的制御要素間の信号を、ユーザーが定めるように経路決定し、完全に設定可能な制御信号の接続を達成する。
【０００２】
本出願は、２００３年１０月１５日出願の特許文献１（ＩＲ−２５９６Ｐｒｏｖ）および２００３年１０月２３日出願の特許文献２（ＩＲ−２６１２Ｐｒｏｖ）の優先権と利益とを主張し、これらの開示された全てをここに参考のために組み入れる。
【背景技術】
【０００３】
マイクロコントローラかＤＳＰ（Digital Signal Processor）による、動作制御アルゴリズムのための従来の開発方法と異なり、ＭＣＥは、より速い計算能力とシリコンのより小さなダイ面積と設計時間の著しい削減とをもたらす。
【０００４】
高性能のサーボ制御システムを設計するのは、複雑な作業である。それは、通常、異なる技術分野における多くの才能と訓練とを必要とする。従って、設計技術者は、通常、電力エレクトロニクスやハードウェアの集積化や先進的な制御アルゴリズムや柔軟なユーザーインターフェイスやネットワーク通信等の深い理解を要する設計過程に関与させられる。
【０００５】
それらの設計因子の中に、制御アルゴリズムが含まれ、最終的なシステム性能に非常に影響する。制御アルゴリズムには、センサーとインターフェイスするための様々な要素が含まれ、それらの要素は、電力エレクトロニクスの回路と要素とに密接に結合している。位置と速度と電流とが、適切なセンサーから帰還される必要のある必須の変数である。３相交流モーターの制御には、場配向制御（FOC:Field Orientation Control）が必要である。ＦＯＣの目的は、３相交流の電流と電圧とを変えることによって、トルクの線形制御を達成することである。
【０００６】
ＦＯＣは、トルク制御を簡略化するために、３相モーターの電流を感知し、感知した電流を２つの変数であるトルク電流と界磁電流とに変換する。従って、閉ループ電流制御は、実際には、２つの別々の電流制御ループを含む。一つは、トルク電流用であり、他は界磁電流用である。各ループは、同一であり、いくつかの制御要素から成る。ベクトル回転器とクラーク変換（Clark transformation）と比例積分（proportional plus integral）とＰＷＭと電流感知とは、各閉ループ電流制御におけるこれら必須の制御要素のうちのいくつかである。
【０００７】
ＰＷＭ機能と電流検知機能の他に、全ての制御要素は、従来から動作制御ＤＳＰあるいはマイクロプロセッサ内のソフトウェアコードによって提供される。ＤＳＰとマイクロプロセッサによる実時間の制御環境において、これらの電流制御ループは、最優先の作業として実行される。一定の時間枠の中で計算を終えるには、各制御要素を順次実行するための徹底的な知識あるいは実時間の制御が必要である。
【０００８】
しばしば特定のハードウェアのイベント／割り込みによって起こるこれらの作業は、ソフトウェアを実行する正確な時間調整が必要となる、つまりモーターを制御するために特定の時刻においてハードウェアを操作する命令をコーディングする順序付けを必要とする。
【０００９】
場配向制御（ＦＯＣ）のような動作制御アルゴリズムを設計するときに、通常２つの段階が設計作業の中に含まれる。１つの段階は、制御ブロック図（一例が図１に示される）内で、必要とされる制御構造を明らかにすることである。もう一つの段階は、選択されたマイクロプロセッサあるいはＤＳＰによって実行されるコードをプログラムすることによって実行される。
【００１０】
第１の段階は、各制御要素とサンプリング周波数とデータ範囲と量子化誤差と解像度とデータフォーマットとに関する制御体系の詳細な構造を明確にする作業である。この作業は、通常は、制御技術者によって達成される。一例が図１に示される。第２段階は、アッセンブリ言語および／またはＣ言語のようなソフトウェアのコードで定義されたアルゴリズムを実行し、実行されたコードを試験することである。この作業は、ソフトウェア技術者あるいはプロジェクトによっては同じ制御技術者によって実行される。
【００１１】
【特許文献１】米国仮出願第６０／５２２，７８２号"HARDWARE BASED CONFIGURABLE MOTION CONTROL ALGORITHM"
【特許文献２】米国仮出願第６０／５１４，４１９号"HIGH PERFORMANCE AC DRIVE BY SINGLE CHIP MOTION CONTROL ENGINE IC"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来からのマイクロプロセッサあるいはＤＳＰを用いてソフトウェアのコードで実行される時、選択されたマイクロプロセッサあるいはＤＳＰによる実行時間は、ソフトウェア技術者の技能とコーディングの経験とによって変わるだろう。もし実行時間が元の仕様に合わなければ、制御の帯域幅は受け入れられないものとなるだろうし、その結果、モーター駆動の動的性能を低下させるだろう。コードの読みやすさも、技術者が選んだコーディングの言語にかかわらず、各個人の技能によって決まる。これは、しばしば最初の目標の性能に達しない、予期せぬ結果を生み出すこともしばしばある。より細かく述べると、制御作業（すなわち閉ループ電流制御）の計算時間あるいは実行時間は、マイクロプロセッサあるいはＤＳＰの順次実行という性質と結びついて、正しくないコーディング手法のせいで、期待した時間を超過することがある。
【００１３】
サーボのアプリケーションとセンサー不要の制御のためのＦＯＣは、通常、高級言語よりむしろアセンブリ言語で書かれる。これは、しばしばこれらアプリケーションが、より高い動的性能のために高くなる要求を満足するために、高速の計算速度と更新速度を要求するという事実による。時々、特別のコーディング手法（すなわち高速の乗算／除算機能を達成するためにシフト命令の使用）が、昔からの計算能力の遅さを克服するために高速計算を達成するのに使用される。
【００１４】
高級言語（すなわちＣ，Ｃ＋＋等）であるか低級アセンブリ言語であるかに係わらず、また使用するのがＤＳＰであるのかマイクロコントローラであるのかに係わらず、プログラミングには、動作を全て、数千行の命令から成るシーケンシャルな計算用の記載に書き込むための特別な能力が必要である。ソフトウェアモジュール（すなわち、ソフトウェアは通常モジュール化される）の全て部分のソースコードは、コンパイルされ互いにリンクされる。最後に、閉ループ制御やユーザーインターフェイスの順序付けやネットワーク通信等を含んだ全ての機能を含む、１つの大きな実行可能なオブジェクトコードになる。もし、誤りか間違いがあれば、それらは発見されてソースコードの段階で修正され、再コンパイルされ、再リンクされて、実行可能なオブジェクトコードの改訂版が作られる。この処理は、通常、最終的な製品になるために何回も繰り返される。
【００１５】
プログラミングとコーディングに要する開発時間もさまざまである。経験豊富なソフトウェア技術者ならば、少ない時間しかかからない。時にソフトウェアの仕事は、非制御的（あるいは、非実時間的）な作業と制御的（あるいは、実時間的）作業の間に分かれる。いくつかの場合では、同じプログラムに対して多くのソフトウェア技術者が共に働く。例えば、一人のソフトウェア技術者が制御の作業に従事するよう割り当てられ、一方、他のソフトウェア技術者が通信とユーザーインターフェイスの作業に従事するように割り当てられる。これらの作業間のタイミングのインターフェイスとデータのインターフェイスは、非常に難しいものになり、完全なソフトウェアを開発するのに余分な仕事が発生する。
【００１６】
この２０年以上の間、開発手法は確立したものであったが、マイクロコントローラおよび／またはＤＳＰのプログラミングは、実行されるコードの実行時間あるいは計算時間を満足しつつ、開発時間を最小にするための特別な注意を、常に必要としている。
【００１７】
他の交換条件は、コードの保守である。コードの保守費用は、通常、目に見えない費用であり、開発時期の最初には、表れないものである。
【００１８】
従って、高性能を達成しつつ速い動作制御のアルゴリズムの開発は、未だ、高性能サーボシステムとセンサー不要交流モーター駆動システムの開発にとって挑戦しがいのある仕事である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明によると、マイクロコントローラあるいはＤＳＰに関連した従来からのプログラミング方法と比較した時に、制御アルゴリズムの実行を速くし、開発時間を短縮することのできる、例えばシリコンで実現されるハードウェアを備えて、動作制御エンジン（ＭＣＥ）が提供される。
【００２０】
本発明の目的は、ハードウェア制御によって計算時間を短縮し、一方同時に、制御アルゴリズムの開発方法を簡略化することによって、帯域幅と、その結果、動的性能を増すことである。
【００２１】
本発明によると、交流電気機械の制御のための動作制御アルゴリズムを作り出すための装置が提供され、該装置は、動作制御シーケンサと動作制御プログラムメモリとポートメモリと複数の動作制御モジュールと複数の動作周辺モジュールとを備える動作制御エンジンを備え、前記動作制御シーケンサは、動作制御プログラムメモリ内に貯蔵された、動作制御モジュールと動作周辺モジュールの内の選択された一つを指定された順序で前記シーケンサに実行させる一連の命令を実行するが、それは、指定されたモジュール入力とモジュール出力との指定された接続、そして動作制御アルゴリズムを生成するためにポートメモリ内に貯蔵された動作パラメータでもって行われる。マイクロコントローラは、動作制御エンジンの出力を監視するために、モーター制御プログラムメモリとポートメモリとに結合してよい。
【００２２】
他の側面によると、交流電気機械の制御のための動作制御アルゴリズムを作り出すための方法が提供され、該方法は、動作制御シーケンサと動作制御プログラムメモリとポートメモリと複数の動作制御モジュールと複数の動作周辺モジュールとを備えた動作制御エンジンを提供する段階と、前記動作制御シーケンサを用いて、動作制御プログラムメモリ内に貯蔵された、動作制御モジュールと動作周辺モジュールの内の選択された一つを、前記シーケンサに対して、指定された順序で実行させる一連の命令を実行する段階とを備え、その一連の命令の実行は、指定されたモジュール入力とモジュール出力との指定された接続、そして動作制御アルゴリズムを生成するためにポートメモリ内に貯蔵された動作パラメータでもって行われる。本発明は、モーターの制御だけでなく、ディジタル電源制御やディジタル電気制御のような他の応用分野にも適用することができる。
【００２３】
本発明の他の特徴と利点とは、添付の図面を参照する、本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、以下の詳細な説明の詳細において、図面を参照して、より詳細に説明されるだろう。
【００２５】
次に図面を参照すると、図２は、一例としてマイクロコントローラシステムと結合されたＭＣＥシステムの基本構造を示している。
【００２６】
この例において、ＭＣＥ１０は、センサー不要の制御と速度制御とＰＷＭ（パルス幅変調）と電流検知と連動した、交流機械の閉ループ電流制御（図１参照）の、時間が厳しい計算の作業を実行する。ＭＣＥ１０は、内部バスを経由して、一般的なマイクロコントローラ１００をインターフェイスする。マイクロコントローラ１００は、例えば既知の８ビットマイクロコントローラで良く、ホストインターフェイスとの通信や本例では監視とシーケンシングのような時間に厳しくない作業を実行する。
【００２７】
ＭＣＥ１０は、ＭＣＥシーケンサ２０とＭＣＥプログラムメモリ３０とデュアルポートメモリ４０と動作制御モジュール５０と動作周辺モジュール６０とから成る。ＭＣＥシーケンス２０は、ＭＣＥプログラムメモリ３０内に貯蔵される命令を実行する。これらの命令は、ＭＣＥシーケンサ２０に、動作制御モジュール５０と動作周辺モジュールを指定された順序で、そしてモジュール入力と出力の指定されたマッピングあるいは“接続”とデュアルポートメモリ４０内に貯蔵される動作パラメータで実行させる。
【００２８】
ＭＣＥシーケンサ２０は、動作制御モジュール５０と動作周辺モジュール６０の実行とＩ／Ｏマッピングとを制御する。シーケンサ２０は、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）として機能して、ＭＣＥプログラムメモリ３０内に貯蔵される符号化された命令を実行するのが好ましい。命令セットの一例が図３に示される。命令セットは、ＭＣＥシーケンサ２０が実行しなくてはならない非常に特別な動作に誂えられている。その命令は、次の３つの範疇に分けることができる。
ａ．移動（ｍｏｖｅ）命令。モジュール入力をロードし、モジュール出力を保存するのに使用する。
ｂ．算術命令。モジュール入力と出力とをマッピングあるいは接続する処理の中でデータを操作するのに使用する。
ｃ．プロセッサとプログラム制御命令。動作制御モジュールと動作周辺モジュールを実行し、プログラムのフローを変更するのに使用する。
【００２９】
ＭＣＥコンパイラを含む開発ツールの特別なセットによって、制御技術者（“ユーザー”）は、画像的な動作制御設計案（graphical motion control design）を作り、その設計案をＭＣＥプログラムコード（その命令セットの一例が図３に示される）に“コンパイル”し、ユーザーの正確な設計要求を独自に実現することができる。
【００３０】
開発ツールの表示装置上の画像を用いて、ユーザーは、動作制御モジュールと動作周辺モジュールを選択し、それらの入力と出力とを希望する順序で接続し、どの入力を実行時間に動作パラメータとして提供するか、そしてどの出力が監視と診断の目的のためにＭＣＥ１０の外部で使用可能かを示す。
【００３１】
ＭＣＥコンパイラは、以下のことを決定するのに画像設計案を分析する。
ａ．モジュール実行の最適のシーケンス。
ｂ．モジュール入力として定義される動作パラメータ
ｃ．外部的にアクセス可能なモジュール出力
ｄ．モジュール入力と出力の信号の経路
【００３２】
ＭＣＥコンパイラは、その後、デュアルポートメモリ４０内のデータ使用の適切な配置を決定し、各モジュールが実行するために、入力をロードし出力を経路決定する、細かく定められた一連のＭＣＥ命令（ＭＣＥ命令セット）を符号化する。
【００３３】
一般的に、ＭＣＥ命令シーケンスは、動作制御モジュール５０と動作周辺モジュール６０の各々が実行すべき、以下のａ，ｂ，ｃの処理を実行する。
ａ．モジュールの各入力に対して、デュアルポートメモリ４０内の或る位置から、特定のモジュール入力専用のモジュールのメモリマップされたハードウェアレジスタアドレスへ、データ値を移動する。その移動元のアドレスは、（１）動作パラメータに割り当てられた場所、あるいは（２）実行の順序において早く実行されるモジュールからの保存された出力を保持している、一時的な保存場所、あるいは（３）監視と診断の目的のために外部プロセッサが使用可能な保存済みモジュール出力を保持するように割り当てられた場所であろう。
【００３４】
ｂ．全てのモジュール入力レジスタがロードされると、モジュールの実行を開始するためにモジュールの制御／状態レジスタへ書き込み、モジュールが完了したかをポーリングするのにモジュールの制御／状態レジスタの値を調べる。ＭＣＥシーケンサ２０の動作は、モジュールの実行の間、妨げられることは無く、多数のＭＣＥ制御モジュール５０および／または周辺モジュール６０は、同時に実行することができることに注意したい。
【００３５】
ｃ．モジュール出力の各々に対して、モジュールの実行が完了すると、モジュールによって専用のメモリマップされたハードウェア出力レジスタの中に貯蔵されるデータ値を、デュアルポートメモリ４０内の或る場所に移動させる。行き先アドレスは、（１）実行シーケンスにおいて後に実行されるモジュールへ入力するために使用される一時的な貯蔵場所、あるいは（２）監視と診断の目的のために、外部からアクセスすることのできるところに、モジュール出力を保持するのに割り当てられた場所であろう。
【００３６】
ＭＣＥプログラムメモリ３０は、ＭＣＥプログラム２０が実行する命令を貯蔵するのに使用される。リセット時に、ＭＣＥシーケンサ２０は、ＭＣＥプログラムメモリ３０内の第１の場所で、プログラムの実行を始める。プログラムカウンタは、命令がプログラムメモリ内でアドレス昇順に順番に実行されるように、各命令の実行によってインクリメントされる。ある種の命令（例えば、"branch"）は、プログラムカウンタ値を変更し、その結果、命令実行の順序を変える。ＭＣＥ命令は、プログラムメモリの内容を変更することはできない。
【００３７】
デュアルポートメモリ４０によって、マイクロコントローラ１００のような外部のプロセッサは、ＭＣＥ動作を構成し監視する。ＭＣＥは、デュアルポートメモリ４０を以下のａ，ｂ，ｃのために使用する。
ａ．動作制御モジュール５０および／または動作周辺モジュール６０への入力として構成することのできる動作パラメータの検索
ｂ．監視と診断の目的のために、外部プロセッサによるアクセスのための、モジュール出力の貯蔵
ｃ．実行シーケンスにおいて後に実行されるモジュールの入力へ転送するための、モジュール出力の一時的な貯蔵。
【００３８】
ＭＣＥプログラムコードは、ユーザーの定めた動作パラメータとモジュールシーケンスと信号の接続とによって、データの特定の割当てを、また監視と診断の目的のために望ましいデータ位置を、デュアルポートメモリ４０内に定義する。
【００３９】
動作制御モジュール５０は、制御要素の集積であり、その各々は個々に、独立したハードウェアの一部として設計される機能ハードウェア部品である。動作制御モジュールの例が図４に示される。いくつかの要素はアナログと同等な機能（すなわち、低域通過フィルタ、ＰＩ−比例積分、等）に近いが、全て、ｚ変換によってディジタルハードウェアで実現されるのが好ましい。各機能要素は、定義された入力と出力を備え、実行時に指定される動作パラメータを利用することができる。各モジュールの入力と出力は、専用のハードウェアレジスタを割り当てられる。
【００４０】
制御技術者は、動作制御アルゴリズムの制御構造（例えば、図１を参照）を設計し、各機能要素は、望んだ制御機能を達成するために、独自に他に接続される。この接続情報は、１つの機能ブロックから他へと通過するデータを保持するデュアルポートメモリ４０を通して提供される。実際のデータの通過は、デュアルポートメモリ４０の特定の場所を経由して、他の機能要素ブロックの特定の入力へ転送される、一機能要素ブロックの特定の出力データを指定する命令を実行するＭＣＥシーケンサ２０によって制御される。
【００４１】
動作周辺モジュール６０は、動作制御モジュール５０のように、独立したハードウェア部品の集積である。動作周辺モジュールの例が図５に示されている。各動作周辺モジュール６０は、外部（周辺）装置にインターフェイスを提供する。ＭＣＥシーケンサ２０は、動作周辺モジュール６０と動作制御モジュール５０の間の接続を、上述したのと同じやり方で制御する。動作周辺モジュールの例には、多数の空間ベクトルパルス幅変調（MULTSVPWM）と力率補正ＰＷＭ（PFCPWM）単流シャント（single current shunt）とＡ／ＤとＤ／Ａが含まれる。
【００４２】
図６は、本発明で実現でき、高性能サーボアプリケーションとセンサー不要制御アプリケーションとに向けた、集積回路（ＩＣ）として提供される制御構造の他の例を示している。本回路は、費用効果の高い１００ピンＱＦＰパッケージあるいは８０ピンＱＦＰパッケージＩＣで実現できる。これらのＩＣは、クロックを与えるのに必要とするのは、、安価な水晶共振子だけである。サーボ駆動システム設計の作業を簡略化し、迅速に高性能なサーボ駆動を可能にし、例えば永久磁石交流モーターの高性能な正弦波センサー不要制御を達成することができる。一旦、ハードウェアがＩＣで実現されると、例えば、モーターの調整は、プログラムの時間と労力を必要とせずにすぐに可能となる。全ての機能は、ハードウェアで実現される。従来からの動作制御ＤＳＰとは異なり、ＩＣは、動作周辺機能（すなわち、ＰＷＭや符号化器計数回路や電流検知インターフェイス等）だけでなく、完全な場配向制御アルゴリズムと速度制御アルゴリズムとを、ハードウェア形態のＭＣＥで備えている。
【００４３】
ＭＣＥには、閉ループ制御と、動作ハードウェア周辺機器（すなわち、空間ベクトルＰＷＭ，モーター電流帰還インターフェイス、符号化器の帰還）と、並列マルチループ制御を可能にするフロー制御論理回路とを実行するのに必要な制御要素（すなわち、比例積分、ベクトル回転器、クラーク変換等）を含んでいる。従って、マルチタスクは必要ではない。閉ループ速度制御と閉ループ電流制御の同期式実行は、論理ハードウェアの中に含まれる。
【００４４】
図６の回路は、符号化器を基にしたサーボ制御の機能のうち必要な全てを、ハードワイアード論理回路で実現するディジタル集積回路である。従って、この構造は、図６で示すように前もって構成されるが、制御アルゴリズムの別の構造も可能である。ベクトル制御される誘導モーターが、一つの例である。内部制御構造には、ベクトル角度生成（器）へのフィードフォワードスリップ利得経路（feedforward slip gain path）２０がある。この経路上の関連するスイッチ２０を閉じると、この制御構造がイネーブルになる。従って、誘導モーターの制御をイネーブル及びディスエーブルにすることは、このスイッチを閉じるか開くだけで良い、もう少し細かく述べると、“１”あるいは“０”の値を関連する書き込みレジスタにＰＣが書くだけで良い。この回路は、電流制御機器内のフィードフォワード利得経路をイネーブル／ディスエーブルしたり、速度閉ループ制御をイネーブル／ディスエーブルしたり、速度命令の発信元を選択したりする、図示したＩＲ２１７５電流検知ＩＣ（２２０）とは異なる種類の電流センサとインターフェイスするような、別の構造上の変更をサポートする。
【００４５】
図６の回路は、いかなるプログラミングおよび／またはコーディングも必要としない。従って、スタンダロンのサーボ制御器として、ＰＣインターフェイスを一切必要とせずに、固定機能のハードワイアードの論理ＩＣに変更できる。新しいモーターを適合させて調整する設定処理では、ＲＳ２３２Ｃシリアルインターフェイス或いはＳＰＩシリアルインターフェイス或いはパラレルインターフェイス２３０を通して、ＰＣ或いは組み合わせるマイクロプロセッサによって読み出す或いは書き込むことのできるホストレジスタを使用する。特定の値を関連するレジスタの中へ書き込むことで、希望する性能と機能とを持ったサーボ駆動器が非常に早く構成される。例えば、もし反転型パワーエレクトロニクスに対して、１０ｋＨｚのＰＷＭスイッチング周波数が選ばれると、ユーザーは、対応する値を関連するレジスタに書き込む。ユーザーは、ＰＷＭアルゴリズムを実行するためのコードを書く必要は無い。一旦、ホストレジスタへ書き込むことによって駆動器が構成されると、その他の段階は必要無い（最終的なオブジェクトコードのソフトウェアコンパイルとアセンブリは必要無い）。
【００４６】
動作制御エンジンの重要な利点の一つに、決定性のタイミングを持った閉ループ制御アルゴリズムを完了するのに、非常に短い計算時間しか要らない点である。計算が速いことは、サーボシステムのトルクと速度の動的性能に直接的に影響する。閉ループ電流制御の変更速度が速いほど、トルク制御の帯域幅は高くなる。これは、翻って、システムのターンアラウンド時間あるいは機械のサイクル時間に影響するだろう。例えば、表面実装部品挿入機械は、部品組立を完了する全体のサイクル時間を短縮するために、高速に「取り、そして置く」ための時間が必要である。
【００４７】
ディジタルサーボ駆動器は、非常に適応性があるが、高い帯域幅の性能、特に高い帯域幅トルク制御に関して、アナログのサーボ駆動器とはまだ距離がある。これは、主に、多くの命令を１つずつ実行するという、シーケンシャルな計算機構から生じる、ＤＳＰやマイクロコントローラのスループットの限界のせいである。
【００４８】
動作制御エンジンを備えた図６の集積回路は、この障害を取り除いた。回路は４０ｋＨｚのＰＷＭ変更速度あるいはそれ以上の周波数の変更速度で動くが、これは、アナログのサーボ駆動器の同等物に近い。図７は、トルク制御ループへのステップ応答を示している。２つのトレース図は、トルク電流の基準値（"Iq reference"）とトルク電流の帰還値（"Iq feedback"）である。データは、停止した回転子の４０ｋＨｚのＰＷＭ周波数と４０ｋＨｚの電流制御ループ変更構成において、取得した。基準の振幅は、定格モーター電流の５０％である。図示したように、トルク電流が基準値に到達するのに約３５０マイクロ秒しか、かかっていない。
【００４９】
図６の回路は、センサー不要の閉ループ電流制御の計算時間を著しく減らす。これは、家庭用空調システムの圧縮機モーター駆動器のような、正弦曲線センサー不要制御を必要とするアプリケーションに利点となる。例えば、３２ビット高性能ＲＩＳＣマイクロプロセッサは、最新の家庭用空調システムで使用される。このマイクロプロセッサを用いると、計算能力は５０ＭＩＰＳに達する。しかし、それでもセンサー不要の制御アルゴリズムを実行するのに６０マイクロ秒かかる。空調のアプリケーションは、センサー不要のアルゴリズムによる単一モーター制御だけでなく、冷却用ファンのために追加するセンサー不要のモーター制御とＰＦＣ（Power Factor Control:力率制御）機能のための制御を必要とするので、マイクロプロセッサの計算時間の総計は、依然として、これら全ての電力を必要とする要求を満足するために短縮される必要がある。従って、命令セットが３２ビットを基にしているので、メモリの使用も増加する。参考にしたアプリケーションでは、命令用メモリに１２８ｋＢを必要とする。
【００５０】
従来技術では６０マイクロ秒を要したのに、図６の回路は、計算時間を１１マイクロ秒にまで減らした。より高いＰＷＭキャリア周波数で、より高速の変更速度の時間を作れるだろう。永久磁石モーターを用いる超高速のアプリケーションは、単にＰＷＭキャリア周波数を４０ｋＨｚかそれ以上で実行するように調整するだけで、本発明によって利するところがある。高速のスピンドルと歯科用ドリルのアプリケーションは、図６の回路による、そのような高周波キャリアＰＷＭを用いた例である。
【００５１】
図６の回路では、出力をＩＧＢＴ電力装置に切り替えるために、低損失で低ＥＭＩ空間ベクトルＰＷＭ方法を用いる。従来からの３相ＰＷＭに比べると、電力損失とＥＭＩ雑音において２０％かそれ以上低減している。典型的な電圧スイッチング波形とモーター電流波形が、図８Ａに示される。図８Ａは、従来からの３相ＰＷＭを示している。図８Ｂは、本発明の本回路の、低損失で低ＥＭＩのＰＷＭ波形を示している。
【００５２】
モーター駆動回路内で、図６のＩＣを使用するために、多くの回路が必要となる。試作品を作るための方法をサーボ駆動システム完成品の製品発表で用いるために、電力エレクトロニクス回路やアナログ信号調整回路やスイッチモード電源回路やセンサーインターフェイス回路の設計が、回路設計の例であり、また完全なサーボ増幅システムの必須要素である。特に、温度管理と結合される電力エレクトロニクス回路の設計は、特別な技術の才能と経験が必要であり、ハードウェア設計を完成するのに対し、最も頻繁にユーザーを妨げる。
【００５３】
より包括的なやり方でユーザーがデザイン・インするのを助けるために、設計のプラットフォームは、図９に示すように使用することができる。この設計プラットフォームは、放熱板とコネクタを含む、必要なハードウェアを備えている。このハードウェアのプラットフォームは、その設計が、たくさんの業界基準を内包しているので、実際の製品に非常に近いものである。例えば、ＰＣＢの配置はＵＬ５０８Ｃに従っており、これは、高電位差のトレース間の、高電圧が緩やかに動く変化量の要件を可能にしている。ユーザーは、本回路のシステム性能を、回路に追加或いは変更をせずに直ちに評価することができる。設計のプラットフォームは、例えば、International Rectifier Corporatioから市販される、ＩＧＢＴインテリジェントモジュール３００やＩＲＡＭＹ２０Ｕ６０ＡやＩＲＡＭＹ１６Ｕ６０Ａと共に使用することができる。
【００５４】
硬度のＩＭＳ技術に基づいた、これらのモジュール３００は、内部にＩＲ２１３６の３相高電圧ゲート駆動ＩＣ３１０を集積している。モーター電流検知は、ＩＲ２１７５モノリシック高電圧ＩＣ２２０によって実現される。このＩＣは、直接にＭＣＥ  ＩＣ１５０とインターフェイスすることができ、小さなＳＯ−８パッケージ内に提供されて、高性能な閉ループモーター制御のアプリケーションに対して、非常に小さく簡単なモーター電流検知機能を可能にする。３本足の低位分路抵抗器（low side shunt resistor）を基にした電流検知を使用することができる。
【００５５】
インテリジェントなＩＧＢＴ３００モジュール及びＩＲ２１７５電流検知用ＩＣ２２０と結合された動作制御ＩＣ１５０は、ユーザーの電力エレクトロニクスの設計を著しく簡略化し、部品点数と基盤面積とを縮小する。
【００５６】
回路１５０は、また、過電流駆動の故障によるいかなるモードに対しても保護をする、過電流／短絡回路保護回路を含むのが好ましい。多数の出力スイッチング式電源と全ての必要なセンサーインターフェイス回路も提供される。
【００５７】
ホストレジスタを構成することは簡単であり、いかなるプログラミングやコーディングの労力も要しないが、関連する各レジスタへ特定の値を書き込むことは、依然として必要である。ServoDesigner（登録商標）は、他のツールや準備無しにホストレジスタへの読み出しや書き込みを助けるのに使用することができる、ウィンドウを基にしたＰＣ用ツールである。図１０に、このツールによる表示の一例が示してある。このツールは、また、ユーザーの要因のパラメータを設定するのに使用することもできる。
【００５８】
このツールは適応性がある。ユーザーは、どのレジスタがアクセスされるべきかを定義し、レジスタ名を変更し、読み出し及び書き込みレジスタグループをサブグループに個別に変更することができる。
【００５９】
新しい機能を定義し追加することで、より高性能に拡張をし、特定の性能を検証することができる。例えば、ユーザーは、異なる加速／原則を伴う、多数の発進と停止の速度プロファイルから成る、一連の移動動作を作ることができる。この会話型動作プロファイルの生成によって、希望する性能のための高速検証ツールが提供され、アプリケーション開発過程が簡略化され、それにかかる時間が最小のものになる。
【００６０】
ServoDesigner（登録商標）は、診断機能を促進する。駆動器が動作しているか停止モードにあるか故障しているかを示す、駆動器の故障や状態は、別に構成に対して何もしなくても常に画面上に表示される。
【００６１】
ServoDesigner（登録商標）は、また、会話型のＨＥＬＰメニューと各ホストレジスタの説明を含んでおり、ユーザーに効果的な構成の説明ツールを提供する。
【００６２】
構成レジスタは、Ｅｘｃｅｌ（登録商標）のスプレッドシートを使うことで、さらに簡略化することができる。ServoDesigner（登録商標）は、補助的なＥｘｃｅｌ（登録商標）のスプレッドシートを、新しいモーターを適用し構成するための型紙として提供する。全てのユーザーがしなくてはならないことは、モーター電流や速度や符号化器ライン計数のようなモーターの名札データをスプレッドシートに書き込むことである。そして、このスプレッドシートは、特定の各ホストレジスタへ書き込むべき値を計算し生成する。そして、ユーザーは、このスプレッドシートのデータをServoDesigner（登録商標）のレジスタに“輸入”することができる。
【００６３】
このツールは、ユーザーが調整済みパラメータを貯蔵して、反復する構成を除去するように、ＥＥＰＲＯＭ読み出し／書き込みの統合体を含んでいる。
【００６４】
本発明は、その特定の実施形態について説明してきたが、他の多くの変種と変更および他の使用が、当業者には明らかであろう。従って、本発明は、ここに開示した特定のものに限定されるべきでは無く、添付の特許請求の範囲にのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明のシステムによって実現できる交流機械の制御のための制御構造の一例のブロック図である。
【図２】本発明によるシステムの基本的アーキテクチャの図である。
【図３】ＭＣＥ命令セットの一例を示すものである。
【図４】動作制御モジュールの一例の図である。
【図５】動作周辺モジュールの一例の図である。
【図６】本発明によって実現できる他の制御構造の図である。
【図７】図６のトルク制御ループのステップ応答のグラフである。
【図８Ａ】典型的な３相ＰＷＭ波形の図である。
【図８Ｂ】本発明の回路の同様の波形の図である。
【図９】モーターを制御する図６の回路の簡略版の図である。
【図１０】図９の回路が有用なＰＣ設計ツールからの表示である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…動作制御エンジン（ＭＣＥ）
２０…ＭＣＥシーケンサ
３０…ＭＣＥプログラムメモリ
４０…デュアルポートメモリ
５０…動作制御モジュール
６０…動作周辺モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005168282.tif 000009
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年3月1日(2005.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005168282.tif 000018
【図６】
2005168282.tif 000019
【図７】
2005168282.tif 000020
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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